為實現碳中和（carbon neutrality），綠氫（Green hydrogen）作為下一代能源被寄予厚望。目前，作為商業用途流通的氫氣大多是通過分解化石燃料——天然氣製取的灰氫(gray hydrogen)。生產綠氫並不容易，目前和灰氫一樣，也在開發從天然氣中製取氫氣且不排放CO₂的方法，但並不能從根本上解決問題。
名古屋工業大學研究生院工學研究科的石井陽祐副教授和川崎晉司教授開發了一種可反復進行太陽能製氫與電池發電的新能源循環。相關研究成果已發表在《Physics Status Solidi》上。
圖1 可反復進行太陽能製氫與電池發電的碘化氫（HI）循環（供圖：名古屋工業大學）。
在（1）太陽能製氫過程中，奈米碳管促進了氫氣的生成。
在（2）電池發電過程中，（1）中生成的碘内包奈米管充當電池發電的電極，通過發電來實現製取氫氣。
通過將碘化物離子的氧化反應作為製氫反應的逆反應，有望實現高效製氫。研究團隊確認到，與將析氧反應作為逆反應相比，使用碘可以更高效地製氫。
在碘化物離子的氧化反應中，氫氣生成時產生的副產物I₂分子會抑制氫氣的生成。但研究團隊通過使用單層奈米碳管吸收I₂分子，實現氫氣的長時間持續生成。
同時，還使用單層奈米碳管中儲存的碘作正極，金屬鋅作負極構建了一個電池，確認其可以發電。通過該發電裝置溶液中的碘化物離子返回，再次被用於製氫反應。
通過該發電過程，吸收的碘將轉化為碘化物離子，可以再次用於製氫反應的逆反應。研究團隊將該過程命名為碘化氫（HI）循環。
研究團隊未來計劃通過最適化改進光觸媒等實驗情境，追求更高效的製氫方法，同時，通過進行改變單層奈米碳管的直徑和長度的實驗，來延長碘化氫（HI）循環的壽命。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Physics Status Solidi
論文：Hydrogen iodide energy cycle to repeat solar hydrogen generation and battery power generation using single-walled carbon nanotubes
DOI：doi.org/10.1002/pssr.202300236
